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[摘 要]数控技术指的就是通过数字代码的程序指令对机电设备的运行轨迹、速度等进行控制，实现控制与操作自动化的一种技术。本文对机电数控技术的结合开发与实施进行分析与研究。
[关键词]机电一体化 数控技术 技术开发
中图分类号：TP458 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0109-01
引言
随着经济社会的不断发展和科学技术的更新进步，和微电子技术突飞猛进的发展，计算机本身也发生了巨大变革。数控机床是应用数控技术的新型机电设备，是对传统机械制造进行渗透而产生的一种机电一体化产品。其技术涉及的范围比较广，包括伺服驱动技术、机械制造技术、自动化技术、信息处理技术以及软件技术等。
一、数控技术的开放式结构
随着科学技术的不断发展与进步，数控技术得到了飞速的发展，并且逐渐完善。目前，在数控系统中融入了很多的加工工艺、管理经验以及操作技能等方面的信息，使得数控系统的智能化水平得到了有效的提高；除此之外，在数控系统中应用了自我诊断故障与图形交互等功能，在一定程度上也加快的系统的发展。针对这样的情况提出了一种开放式的数控系统结构，其表现形式主要分为两种：其一，计算机数字控制机床和程序计数器主板的结构形式，也就是将程序计数器主板插入到计算机数字控制机床中；其二，运动控制板和程序计数器的结构形式，也就是将运动控制板插入到程序计数器的插槽中。对于数控系统而言，可靠性才是其核心特点，缺乏一定的可靠性也就决定其在生产实践中无法得到长期的运用，所以，一定不允许发生程序計数器死机的现象。综合考虑，采用第一种结构形式，不仅可以增加系统运行的可靠性，还可以保证界面的开放性。
二、伺服驱动技术
伺服驱动技术指的就是在计算机控制下，通过控制算法软件对驱动展开一定控制的伺服设备的有关技术。该技术具有以下优点：一是，不存在温漂效应，具备一定的稳定性；二是，一般是以数值计算为运行基础，具备较高的精度；三是，应用的是参数对设置，减少了系统调整的次数；四是，做成集成电路的难度要小很多。现阶段，数控系统中的伺服技术已经取得了一定的突破，主要体现在：驱动方式已经逐渐由直流向交流转变、控制方式已经逐渐由模拟硬件向数字化软件转变。比如，现阶段应用在数控机床伺服主轴装置上的交流数字驱动系统，已经成为控制系统的主要装置之一。随着计算机技术、电力电子技术、微电子技术等相关技术的发展与进步，特别是计算机处理与逻辑运算技术的发展，有效的促进了伺服技术的发展与完善。比如，数字信号处理技术的应用，不仅有效的减少了采样时间，还加快了系统的运算速度。
三、机械设计技术的应用
机械技术是机电一体化的基础。在机械与电子相互结合的实践中，机电一体化不断对机械设计技术提出更高的要求（如结构更新颖、体积更小、质量更轻、精度更高、动态性能更好等），使现代机械技术相对于传统机械技术发生了很大改变。所谓数控机床，它主要还是一台用来加工零件的设备，但其在应用机电一体化之后，已不再是原来意义上简单的机床。数控机床的主传动、各个坐标轴的进给传动都由单独的伺服电动机驱动，并且各个坐标轴之间的运动关系通过计算机来进行协调控制。数控机床的机床本体部分相对于以往的普通机床做了很大的改进，主要包括以下几点：（1）采用了全封闭或半封闭防护装置。数控机床采用封闭防护装置可防止切屑或切削液飞出，给操作者带来意外伤害。（2）采用自动排屑装置。数控机床大都采用斜床身结构布局，便于采用自动排屑机，排屑方便。（3）主轴速高，工件装夹安全可靠。数控机床主轴箱大都由电主轴或传统机械主轴单元加变频电动机和变频器组成，以适应更高的转速要求；采用液压卡盘，夹紧力调整方便可靠，同时也降低了操作工人的劳动强度。（4）可自动换刀数控机床都采用了自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，连续完成多道工序的加工。（5）主、进给传动分离。数控机床的主传动与进给传动采用了各自独立的伺服电机，使传动链变得简单、可靠。同时各电机既可单独运动，也可实现多轴联动。这些都是机电一体化总体设计技术和机械设计技术的成功应用。
四、自动控制等技术的应用
在数控机床中，主要采用高精度定位控制、速度控制等自动控制技术，来保证数控机床的正常运行。信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存储及输出，它们大都依靠计算机来进行，因此计算机技术与信息处理技术是密切相关的。所谓数控机床，其与普通机床的最大区别即在于“数控”，数控就好比给一台机器装上了一个“脑袋”，这是机电一体化应用中最为普遍的一点，同时它也是数控机床的核心。这部分集合了计算机技术、信号变换技术、软件编程技术等多项机电一体化技术，通过接收操作者通过输入装置输入的加工机电一体化在数控机床中的应用信息，经数控装置的系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相应的脉冲到伺服系统，以驱动机床。如广泛应用于数控机床的可编程控制器（PLC），它主要是接收数控装置的 M、S、T 指令，对其进行译码并转换成相应的控制信号，控制辅助装置完成机床的相应开关动作，同时接收操作面板和机床的 I/O 信号，送给数控装置，经其处理后，输出指令来控制数控装置的工作状态和机床的动作。数控机床中，计算机与信息处理装置指挥整个产品的运行，信息处理是否准确、及时，直接影响到产品的质量和效率。
五、执行与驱动技术的应用
数控机床中的伺服系统主要包括主轴驱动单元、进给驱动单元、主轴电机和进给电机等，完成接收数控装置输出的指令信息，经功率放大后，驱动机床执行机构按规定的路径运动，以加工出符合要求的零件。伺服驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动装置。执行元件一方面通过电气接口与数控装置相连，以接收数控装置的控制指令；另一方面又通过机械接口与机械传动和执行机构相连，以实现规定的动作，因此伺服驱动技术是直接执行操作的技术，对机电一体化产品的动态性能、稳态精度、控制质量等具有决定性的影响。伺服系统在数控机床中的成功应用，使得数控机床具有较高的精度与稳定性。
六、检测与传感技术的应用
在数控机床中测量与反馈是由检测元件和相应的电路组成，它们将检测到的信号反馈至比较电路，经信号比较和信号放大驱动机床，以准确的速度做准确的定位。这是由于检测与传感技术是机电一体化的关键技术，它主要是将所测得的各种参量如位移、位置、速度、加速度、力、温度、酸度和其他形式的信号灯转换为统一规格的电信号输入到信息处理系统中，并由此产生出相应的控制信号以决定执行机构的运动形式和动作幅度。传感与检测技术是数控机床不可或缺的一部分，它实现的是数控机床自身的实时监控与检测，保证每一个行动都按照下发的指令去操作，从而有效地保证了机床的正常运行与产品的质量。
七、结束语
总而言之，随着科学技术的不断与进步，机电一体化的发展也在逐渐进行，相关的数控技术也得到了广泛的应用。因此，一定要加强对机电数控技术结合的研究，为以后相关课题的研究提供可靠的参考依据。
参考文献
[1] 陆筠.基于开放式数控机床的机电一体化实验系统[J].机械制造与自动化，2015（05）.
[2] 陈武晖，毕天姝，杨奇逊等.机电耦合对轴系扭振动态特性的影响[J].中国电机工程学报，2015（04）.
[3] 琚爱云，王忠利.浅析机电一体化技术在数控机床上的应用[J].郑州铁路职业技术学院学报，2015（01）.
[关键词]机电一体化 数控技术 技术开发
中图分类号：TP458 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0109-01
引言
随着经济社会的不断发展和科学技术的更新进步，和微电子技术突飞猛进的发展，计算机本身也发生了巨大变革。数控机床是应用数控技术的新型机电设备，是对传统机械制造进行渗透而产生的一种机电一体化产品。其技术涉及的范围比较广，包括伺服驱动技术、机械制造技术、自动化技术、信息处理技术以及软件技术等。
一、数控技术的开放式结构
随着科学技术的不断发展与进步，数控技术得到了飞速的发展，并且逐渐完善。目前，在数控系统中融入了很多的加工工艺、管理经验以及操作技能等方面的信息，使得数控系统的智能化水平得到了有效的提高；除此之外，在数控系统中应用了自我诊断故障与图形交互等功能，在一定程度上也加快的系统的发展。针对这样的情况提出了一种开放式的数控系统结构，其表现形式主要分为两种：其一，计算机数字控制机床和程序计数器主板的结构形式，也就是将程序计数器主板插入到计算机数字控制机床中；其二，运动控制板和程序计数器的结构形式，也就是将运动控制板插入到程序计数器的插槽中。对于数控系统而言，可靠性才是其核心特点，缺乏一定的可靠性也就决定其在生产实践中无法得到长期的运用，所以，一定不允许发生程序計数器死机的现象。综合考虑，采用第一种结构形式，不仅可以增加系统运行的可靠性，还可以保证界面的开放性。
二、伺服驱动技术
伺服驱动技术指的就是在计算机控制下，通过控制算法软件对驱动展开一定控制的伺服设备的有关技术。该技术具有以下优点：一是，不存在温漂效应，具备一定的稳定性；二是，一般是以数值计算为运行基础，具备较高的精度；三是，应用的是参数对设置，减少了系统调整的次数；四是，做成集成电路的难度要小很多。现阶段，数控系统中的伺服技术已经取得了一定的突破，主要体现在：驱动方式已经逐渐由直流向交流转变、控制方式已经逐渐由模拟硬件向数字化软件转变。比如，现阶段应用在数控机床伺服主轴装置上的交流数字驱动系统，已经成为控制系统的主要装置之一。随着计算机技术、电力电子技术、微电子技术等相关技术的发展与进步，特别是计算机处理与逻辑运算技术的发展，有效的促进了伺服技术的发展与完善。比如，数字信号处理技术的应用，不仅有效的减少了采样时间，还加快了系统的运算速度。
三、机械设计技术的应用
机械技术是机电一体化的基础。在机械与电子相互结合的实践中，机电一体化不断对机械设计技术提出更高的要求（如结构更新颖、体积更小、质量更轻、精度更高、动态性能更好等），使现代机械技术相对于传统机械技术发生了很大改变。所谓数控机床，它主要还是一台用来加工零件的设备，但其在应用机电一体化之后，已不再是原来意义上简单的机床。数控机床的主传动、各个坐标轴的进给传动都由单独的伺服电动机驱动，并且各个坐标轴之间的运动关系通过计算机来进行协调控制。数控机床的机床本体部分相对于以往的普通机床做了很大的改进，主要包括以下几点：（1）采用了全封闭或半封闭防护装置。数控机床采用封闭防护装置可防止切屑或切削液飞出，给操作者带来意外伤害。（2）采用自动排屑装置。数控机床大都采用斜床身结构布局，便于采用自动排屑机，排屑方便。（3）主轴速高，工件装夹安全可靠。数控机床主轴箱大都由电主轴或传统机械主轴单元加变频电动机和变频器组成，以适应更高的转速要求；采用液压卡盘，夹紧力调整方便可靠，同时也降低了操作工人的劳动强度。（4）可自动换刀数控机床都采用了自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，连续完成多道工序的加工。（5）主、进给传动分离。数控机床的主传动与进给传动采用了各自独立的伺服电机，使传动链变得简单、可靠。同时各电机既可单独运动，也可实现多轴联动。这些都是机电一体化总体设计技术和机械设计技术的成功应用。
四、自动控制等技术的应用
在数控机床中，主要采用高精度定位控制、速度控制等自动控制技术，来保证数控机床的正常运行。信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存储及输出，它们大都依靠计算机来进行，因此计算机技术与信息处理技术是密切相关的。所谓数控机床，其与普通机床的最大区别即在于“数控”，数控就好比给一台机器装上了一个“脑袋”，这是机电一体化应用中最为普遍的一点，同时它也是数控机床的核心。这部分集合了计算机技术、信号变换技术、软件编程技术等多项机电一体化技术，通过接收操作者通过输入装置输入的加工机电一体化在数控机床中的应用信息，经数控装置的系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相应的脉冲到伺服系统，以驱动机床。如广泛应用于数控机床的可编程控制器（PLC），它主要是接收数控装置的 M、S、T 指令，对其进行译码并转换成相应的控制信号，控制辅助装置完成机床的相应开关动作，同时接收操作面板和机床的 I/O 信号，送给数控装置，经其处理后，输出指令来控制数控装置的工作状态和机床的动作。数控机床中，计算机与信息处理装置指挥整个产品的运行，信息处理是否准确、及时，直接影响到产品的质量和效率。
五、执行与驱动技术的应用
数控机床中的伺服系统主要包括主轴驱动单元、进给驱动单元、主轴电机和进给电机等，完成接收数控装置输出的指令信息，经功率放大后，驱动机床执行机构按规定的路径运动，以加工出符合要求的零件。伺服驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动装置。执行元件一方面通过电气接口与数控装置相连，以接收数控装置的控制指令；另一方面又通过机械接口与机械传动和执行机构相连，以实现规定的动作，因此伺服驱动技术是直接执行操作的技术，对机电一体化产品的动态性能、稳态精度、控制质量等具有决定性的影响。伺服系统在数控机床中的成功应用，使得数控机床具有较高的精度与稳定性。
六、检测与传感技术的应用
在数控机床中测量与反馈是由检测元件和相应的电路组成，它们将检测到的信号反馈至比较电路，经信号比较和信号放大驱动机床，以准确的速度做准确的定位。这是由于检测与传感技术是机电一体化的关键技术，它主要是将所测得的各种参量如位移、位置、速度、加速度、力、温度、酸度和其他形式的信号灯转换为统一规格的电信号输入到信息处理系统中，并由此产生出相应的控制信号以决定执行机构的运动形式和动作幅度。传感与检测技术是数控机床不可或缺的一部分，它实现的是数控机床自身的实时监控与检测，保证每一个行动都按照下发的指令去操作，从而有效地保证了机床的正常运行与产品的质量。
七、结束语
总而言之，随着科学技术的不断与进步，机电一体化的发展也在逐渐进行，相关的数控技术也得到了广泛的应用。因此，一定要加强对机电数控技术结合的研究，为以后相关课题的研究提供可靠的参考依据。
参考文献
[1] 陆筠.基于开放式数控机床的机电一体化实验系统[J].机械制造与自动化，2015（05）.
[2] 陈武晖，毕天姝，杨奇逊等.机电耦合对轴系扭振动态特性的影响[J].中国电机工程学报，2015（04）.
[3] 琚爱云，王忠利.浅析机电一体化技术在数控机床上的应用[J].郑州铁路职业技术学院学报，2015（01）.